hrvatski

Defekt dubokog energetskog nivoa u nedopiranom InSe

Indij-selenid (InSe) je slojevit binarni poluvodič skupine III – VI koji kristalizira u romboedarskom trigonalnom sustavu (prostorna grupa R3m, C53v, Z = 2) i čija je glavna karakteristika, slično kao kod grafita, jaka kovalentna veza unutar slojeva te slaba međuveza Van der Waalsovim silama između slojeva. Pojedini sloj je debljine oko 0.8 nm i sastoji se od četri niza atomskih ravnina koji čine Se-In-In-Se atomi [1].Spojevi InSe su prikladni za istraživanja posebno zbog njihovih električnih i optičkih svojstava u primjeni za fotonaponske čelije , u mogućoj primjeni za preklopne elemente u memorijama te posebno što ih slojevita struktura čini atraktivnim materijalom za primjenu u litijevim baterijama [2]. Polikristalinični uzorci InSe dobiveni su direktnom sintezom stehiometrijskih omjera In i Se u vakuumiziranoj kvarcnoj ampuli na temperaturi od 850oC te polagano hlađeni brzinom od 20oC/sat. Tako dobiveni uzorci su n-tip. Iz ranije objavljenih radova [3], poznato je da InSe ima anizotropiju u električnoj vodljivosti s obzirom na transport nosilaca naboja paralelno i okomito na slojeve. Izračunata energija tzv. prirodnih plitkih donora (Ed) za InSe iznosi 0, 018 eV ispod vodljive vrpce [4, 5]. Dopiranje InSe akceptorskim primjesama (Cu, Zn, Cd, Pb, As ) niz autora [na pr.6, 7] ukazivalo je da kod InSe postoji efekat djelomične samokompenzacije, dobiveni uzorci p-tipa InSe su slabije električne vodljivosti nego što se očekivalo s obzirom na koncentracije dopanada. Ustanovljeno je i anomalno svojstvo Hallovog napona, kod temperatura ispod (215 +- 6) K, koji se mijenja iz p u n-tip vodljivosti. Pretpostavka za takvo ponašanje je postojanje dubokog donorskog nivoa smještenog ispod polovice procjepa zabranjene energije (1/2Eg) te da je koncentracija tog defekta (NT) veća od koncentracije akceptora (NA). (Slično ponašanje opaženo je i kod p-tipa Si dopiranog sa Fe) [8]. Kako u nedopiranom InSe intersticijski In daje plitke donore [9], predvidivi model dubokog donora ukazuje na kompleksni međuslojni planarni defekt čija transportna svojstva bitno utječu na električnu vodljivost InSe. Da bi otkrili položaj takvog kompleksnog defekta u procjepu zabranjene energije (Eg) izvršili smo niz mjerenja termostimulirane struje (TSC) na nedopiranim uzorcima n-InSe u intervalu od 80 do 400 K. Korištene su metode mjerenja razrađene već prije kod određivanja dubokih nivoa u GaAs [9]. Sva mjerenja ukazivala su na postojanje samo jednog vrha u TSC. Iz oblika i položaja vrha u ovisnosti o temperaturi izračunate su vrijednosti energije dubokog nivoa od ET = (0, 65+-0, 02) eV. (Ta vrijednost se dobro poklapa sa mjerenjima DLTS [4] gde je za nedopirani InSe izmjeren duboki defekt od 0, 64 eV). Kako je procjep zabranjene energije za InSe Eg = 1, 2 eV [12], vrijednosti energije za izračunati duboki defekt u potpunosti zadovoljavaju pretpostavku da je traženi kompleksni defekt smješten ispod polovice energije zabranjenog pojasa, a to nadalje pojašnjava i anomalno ponašanje u p-tipu InSe. Model konfiguracije i smještaja takvog dubokog defekta biti će predmet daljnjih istraživanja.

defekt; duboki nivo; InSe

nije evidentirano